Multiplicateurs de tension (doubleurs, tripleurs, quadrupleurs et plus)

Un multiplicateur de tension est un circuit redresseur spécialisé produisant une sortie qui est théoriquement un nombre entier multiplié par l'entrée de crête CA, par exemple 2, 3 ou 4 fois l'entrée de crête CA. Ainsi, il est possible d'obtenir 200 VDC à partir d'une source AC 100 Vpeak en utilisant un doubleur, 400 VDC à partir d'un quadrupleur. Toute charge dans un circuit pratique abaissera ces tensions.

Nous allons d'abord passer en revue plusieurs types de multiplicateurs de tension—doubleur de tension (demi-onde et pleine onde), tripleur de tension et quadrupleur de tension—puis faire quelques notes générales sur la sécurité du multiplicateur de tension et terminer avec le multiplicateur Cockcroft-Walton.

Doubleur de tension

Une application de doubleur de tension est une alimentation CC capable d'utiliser une source 240 VAC ou 120 VAC. L'alimentation utilise un pont pleine onde sélectionné par commutateur pour produire environ 300 VCC à partir d'une source de 240 VCA. La position 120 V du commutateur recâble le pont comme un doubleur produisant environ 300 VDC à partir du 120 VAC. Dans les deux cas, 300 VDC sont produits. Il s'agit de l'entrée d'un régulateur à découpage produisant des tensions plus basses pour alimenter, par exemple, un ordinateur personnel.

Doubleur de tension demi-onde

Le doubleur de tension demi-onde de la figure ci-dessous (a) est composé de deux circuits :un dispositif de serrage en (b) et un détecteur de crête (redresseur demi-onde) dans la figure précédente, qui est représenté sous une forme modifiée dans la figure ci-dessous (c). C2 a été ajouté à un détecteur de crête (redresseur demi-onde).

Le doubleur de tension demi-onde (a) est composé de (b) une pince et (c) un redresseur demi-onde.

Analyse du circuit de fonctionnement du doubleur de tension demi-onde

En se référant à la figure (b) ci-dessus, C2 se charge à 5 V (4,3 V compte tenu de la chute de diode) sur le demi-cycle négatif de l'entrée CA. L'extrémité droite est mise à la terre par le conducteur D2. L'extrémité gauche est chargée au pic négatif de l'entrée CA. C'est le fonctionnement de la pince.

Pendant l'alternance positive, le redresseur monoalternance entre en jeu à la figure (c) ci-dessus. La diode D2 est hors du circuit car elle est polarisée en inverse. C2 est maintenant en série avec la source de tension. Notez les polarités du générateur et C2, aide en série. Ainsi, le redresseur D1 voit un total de 10 V au pic de l'onde sinusoïdale, 5 V du générateur et 5 V de C2. D1 conduit la forme d'onde v(1) (figure ci-dessous), chargeant C1 jusqu'au pic de l'onde sinusoïdale sur 5 V CC (figure ci-dessous v(2)). La forme d'onde v(2) est la sortie du doubleur, qui se stabilise à 10 V (8,6 V avec des chutes de diode) après quelques cycles d'entrée d'onde sinusoïdale.

*SPICE 03255.eps C1 2 0 1000p D1 1 2 diode C2 4 1 1000p D2 0 1 diode V1 4 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Doubleur de tension :entrée v(4). v (1) étage de serrage. v(2) étage redresseur demi-onde, qui est la sortie du doubleur.

Doubleur de tension pleine onde

Le doubleur de tension pleine onde est composé d'une paire de redresseurs mono-alternance empilés en série. (Figure ci-dessous) La netlist correspondante est dans la Figure ci-dessous.

Analyse du fonctionnement du doubleur de tension pleine onde

Le redresseur inférieur charge C1 sur le demi-cycle négatif de l'entrée. Le redresseur supérieur charge C2 sur l'alternance positive. Chaque condensateur prend une charge de 5 V (4,3 V compte tenu de la chute de diode). La sortie au nœud 5 est le total en série de C1 + C2 ou 10 V (8,6 V avec des chutes de diode).